MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
■001000017164477
■00520250211153007
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798384044536
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31631406
■035    ▼a(MiAaPQ)umichrackham005567
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a541
■1001  ▼aMcCalpin,  Samuel  D.
■24510▼aBiophysical  Characterization  of  Polymorphic  Amyloid  and  Lipid  Aggregation  Associated  With  Type  2  Diabetes
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  Michigan▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a186  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-03,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Ivanova,  Magdalena;Keane,  Sarah.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  Michigan,  2024.
■520    ▼aType  2  Diabetes  (T2D)  is  an  existing  and  emerging  threat  to  global  health.  While  treatments  exist  to  manage  symptoms,  no  cure  has  been  developed  due  to  uncertainty  in  the  molecular  basis  of  T2D.  It  is  known  that  a  crucial  component  of  T2D  is  amyloid  aggregate  formation  by  the  human  islet  amyloid  polypeptide  (hIAPP)  and  that  progression  of  T2D  is  likely  mediated  by  toxic  intermediate  aggregates  of  hIAPP.  Moreover,  interactions  between  hIAPP  and  lipid  membranes  are  proposed  to  facilitate  toxicity.  Motivated  by  this,  work  to  characterize  the  nature  of  physiological  hIAPP  aggregation  inhibitors,  oligomeric  intermediates,  and  lipid  interactions  is  described  here.  Collectively,  the  results  emphasize  the  heterogeneity  and  polymorphism  of  hIAPP  aggregates  and  suggest  research  directions  for  identifying  the  disease-relevant  hIAPP  species  and  mechanisms  of  toxicity,  which  will  guide  development  of  drugs  that  target  the  root  cause  of  T2D.Physiological  inhibitors  of  hIAPP  aggregation  might  provide  a  model  for  drug  design  against  amyloid  formation  associated  with  T2D,  so  I  first  described  the  combined  ability  of  low  pH,  zinc,  and  insulin  to  inhibit  hIAPP  fibrillation.  Insulin  dose-dependently  slowed  hIAPP  aggregation  near  neutral  pH  but  had  less  effect  on  the  aggregation  kinetics  at  acidic  pH.  I  determined  that  insulin  altered  hIAPP  aggregation  in  two  manners.  Insulin  diverted  the  aggregation  pathway  to  large  nonfibrillar  aggregates  with  ThT-positive  molecular  structure,  rather  than  to  amyloid  fibrils,  and  soluble  insulin  suppressed  hIAPP  dimer  formation,  which  is  an  important  early  aggregation  event.  Further,  we  observed  that  zinc  significantly  modulated  the  inhibition  of  hIAPP  aggregation  by  insulin.  I  hypothesized  that  this  effect  arose  from  controlling  the  oligomeric  state  of  insulin  and  showed  that  hIAPP  interacted  more  strongly  with  monomeric  than  oligomeric  insulin.Next,  structural  studies  of  oligomeric  hIAPP  have  been  hampered  by  heterogeneity  and  poor  stability  in  standard  aqueous  conditions.  A  novel  methodology for  producing  stable,  on-pathway  oligomers  of  hIAPP  was  developed  using  the  mechanical  forces  associated  with  magic  angle  spinning  (MAS).  The  species  were  a  heterogeneous  mixture  of  globular  and  short  rod-like  species  with  significant  β-sheet  content  and  the  capability  of  seeding  hIAPP  fibrillation.  MAS  NMR  was  used  todemonstrate  that  the  nature  of  the  species  was  sensitive  to  sample  conditions  including  peptide  concentration,  ionic  strength,  and  buffer.  The  methodology  should  be  suitable  for  studies  of  other  aggregating  systems.Lastly,  hIAPP  interacts  strongly  with  anionic  phospholipids  which  are  present  in  the  inner  leaflet  of  cell  membranes.  But  hIAPP  interactions  with  gangliosides,  the  primary  anionic  lipid  in  outer  leaflets,  have  not  been  extensively  studied,  so  a  suite  of  biophysical  tools  was  used  to  investigate  the  role  of  three  gangliosides,  GM1,  GM3,  and  GD3,  in  hIAPP  aggregation.  The  gangliosides  both  promoted  and  inhibited  hIAPP  aggregation,  depending  on  the  ratio  between  lipid  and  peptide.  GD3  most  effectively  promoted  aggregation,  and  hIAPP  adopted  more  β-sheet  structure  in  the  presence  of  GD3  than  GM1  or  GM3.  Moreover,  the  gangliosides  induced  formation  of  polymorphic  hIAPP  aggregates,  and  hIAPP  altered  the  aggregation  behavior  of  the  lipids,  suggesting  possible  mechanisms  for  hIAPP-associated  toxicity  mediated  by  gangliosides.  For  further  investigations  of  membrane  interactions  of  hIAPP  and  other  membrane-binding  proteins,  a  novel  lipid  nanodisc  system  with  a  saponin  belt  was  developed  and  its  suitability  for  use  in  NMR-based  protein  structural  studies  was  demonstrated.  Additionally,  magnetically  aligned  nanodiscs  were  demonstrated  to  enable  the  measurement  of  17O  residual  quadrupolar  couplings  for  investigations  of  molecular  structure  by  NMR.
■590    ▼aSchool  code:  0127.
■650  4▼aPhysical  chemistry
■650  4▼aBiochemistry
■650  4▼aBiophysics
■653    ▼aAmyloid
■653    ▼aPolypeptide
■653    ▼aDiabetes
■653    ▼aNuclear  Magnetic  Resonance
■653    ▼aMagic  angle  spinning
■690    ▼a0786
■690    ▼a0487
■690    ▼a0494
■71020▼aUniversity  of  Michigan▼bChemistry.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-03B.
■790    ▼a0127
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17164477▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서